JP2013185511A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ポンプの破損を防止することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】圧力センサ(29)で検出されるガスマニホールド(28)の内圧であるマニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1であれば、ガス加圧ポンプ(30)のＤｕｔｙとガスインジェクタ(32)のパルスをそれぞれ小にして、ガス加圧ポンプ(30)とガスインジェクタ(32)の作動を制限し排気管(18)に噴射されるアンモニアガスの噴射量を減らす。そして、ヒータ(27)のＤｕｔｙを大にして、ヒータ(27)によりタンク(26)を加熱して、アンモニアガスをアンモニア吸蔵塩から離脱し、アンモニアガスを発生させ、ガスマニホールド(28)にアンモニアガスを貯留する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、排気流路への還元剤の噴射制御に関する。

ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジンは、燃料と空気との混合気中に酸素が多く含まれることから排気ガス中への窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が多くなる。
そこで、従来より、ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジンでは、選択還元型触媒や、ＮＯｘトラップ触媒等を排気流路に設けている。そして、排気流路にアンモニア（ＮＨ３）或いは燃料等を排気ガス中に添加して、選択還元型触媒やＮＯｘトラップ触媒にて、排気ガス中のＮＯｘをアンモニア或いは炭化水素（ＨＣ）で還元して浄化している。

このような、アンモニアを還元剤として用いる選択還元型触媒では、特許文献１のように、尿素水にプラズマを作用させ、尿素水をアンモニアガスと炭酸ガスとに分解してアンモニアガスを生成している。
そして、このように生成したアンモニアガスをポンプにて、排気管に導入している。

特許第４６８１２８４号公報

上記特許文献１の排気浄化装置では、内燃機関から排出されるＮＯｘの排出量に基づいて、還元剤前駆体としての尿素水からＮＯｘを還元することのできる濃度の還元剤、即ちアンモニアガスを発生させている。そして、アンモニアガスの濃度が内燃機関から排出されるＮＯｘの排出量を還元することのできる濃度となると、ポンプ及びアンモニアガス供給弁を作動させて、アンモニアガスを排気管に導入している。

また、ポンプの作動のその他の手法として、ポンプと排気管との間に圧力センサを設け、ポンプと排気管との間のアンモニアガスの圧力が一定となるようにポンプの作動させるものもある。
しかしながら、排気管に導入する還元剤を還元剤前駆体から相変化させて得るシステムにおいて、このようにＮＯｘの排出量に基づくアンモニアガスの濃度や、ポンプ下流のアンモニアガスの圧力でポンプを作動させるようにすると、ポンプ上流のアンモニアガスの濃度が低い場合やアンモニアガスの量が少ない場合には、ポンプを通過するアンモニアガスの流量が少なく、ポンプがアンモニアガスを圧送しない運転状態、即ちポンプが空回り運転状態となる虞がある。

このような、ポンプの空回り運転状態は、ポンプの破損に繋がり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ポンプの破損を防止することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置では、排気浄化手段に還元剤導入手段より還元剤を導入して、内燃機関の排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、前記還元剤導入手段は、固体或いは液体の状態で前記還元剤を貯蔵する貯蔵手段と、前記還元剤を液化或いは気化させる状態変化手段と、前記状態変化手段により得られた前記還元剤を貯留する貯留手段と、前記貯留手段の内圧を検出する圧力検出手段と、前記貯留手段に貯留された前記還元剤を加圧する加圧手段と、前記貯留手段の内圧に基づいて前記加圧手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低いと、前記加圧手段の作動を制限することを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１或いは２において、前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低いと、前記状態変化手段を制御して、前記還元剤の気化を促進することを特徴とする。

また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１から３のいずれか１項において、前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より大きな第２の所定圧力より高いと、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を多くすることを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１から４のいずれか１項において、前記還元剤導入手段は、前記排気浄化手段の下流の前記排気ガスに含まれる前記還元剤の含有量を検出する含有量検出手段を備え、前記制御手段は、前記排気浄化手段から排出される前記排気ガスに所定含有量以上の前記還元剤が含まれると、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を少なくすることを特徴とする。

また、請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１から５のいずれか１項において、前記還元剤導入手段は、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、貯留手段の内圧に基づいて加圧手段を制御することで、例えば、貯留手段の内圧が低く、貯留手段に貯留されている還元剤の量が少ないような場合には、加圧手段の作動を制限することで、加圧手段を通過する還元剤の流量が少ないことによる加圧手段の空回り運転状態を回避することが可能となる。
したがって、加圧手段の空回り運転状態による加圧手段の破損を防止することができる。

請求項２の発明によれば、貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低い時に加圧手段の作動を制限しているので、貯留手段の内圧が低く、貯留手段に貯留されている還元剤の量が少ない場合には、加圧手段の作動を制限して、加圧手段を通過する還元剤の流量が少ないことによる加圧手段の空回り運転状態を回避することができる。
したがって、加圧手段の空回り運転状態による加圧手段の破損を防止することができる。

また、請求項３の発明によれば、貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低く、貯留手段に貯留されている還元剤の量が少ないような場合に、還元剤の気化を促進することで貯留手段内に十分な量の還元剤を貯留することができる。
したがって、貯留手段から加圧手段に十分な量の還元剤を供給できるので、加圧手段の空回り運転状態を回避し、加圧手段の破損を防止することができる。

また、請求項４の発明によれば、貯留手段の内圧が第２の所定圧力より高いと、排気浄化手段に導入する還元剤の量を多くしているので、加圧後の配管内の圧力が高くなりすぎることを防止することができる。
したがって、配管の破損を防止することができる。
また、請求項５の発明によれば、排気浄化手段から排出される排気ガスに所定含有量以上の還元剤が含まれると、排気浄化手段に導入する還元剤の量を少なくなるようにしているので、還元剤が排気浄化手段で処理されずに排出されることを防止でき、還元剤による排気ガスの悪化を防止することができる。また、排気浄化手段に適切な量の還元剤を導入することができるので、還元剤の消費量を抑制することができる。

また、請求項６の発明によれば、例えば、内燃機関が高負荷運転状態である場合や、急加速運転状態である場合には、内燃機関から排出される窒素酸化物が増加するので、内燃機関が高負荷運転状態や急加速運転状態において、排気浄化手段に導入する還元剤の量を増加することで、確実に窒素酸化物を浄化することができる。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンの概略構成図である。 本発明に係るＥＣＵが実行するアンモニアガス噴射における補正制御の制御フローチャートの一部である。 本発明に係るＥＣＵが実行するアンモニアガス噴射における補正制御の制御フローチャートの残部である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン１の概略構成図である。図中の二点鎖線は、ガス混合装置（還元剤導入手段）２５を示す。また、破線は、ガス配管３３を示し、還元剤であるアンモニアガスの流れ方向を示す。
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。

エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部にはフライホイールが設けられている。
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。

インテークポート８の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１２、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ１３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ１４と、新気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ１５と、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１６とがそれぞれ連通するように設けられている。

エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気ガスをまとめるエキゾーストマニフォールド１７と、ターボチャージャ１３に排気ガスを導入する図示しないタービンハウジングと、排気管１８とが連通するように設けられている。
排気管１８には、上流から順番に排気ガス中の被酸化成分を酸化する酸化触媒１９と排気ガス中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ２０と、排気ガス中のＮＯｘをアンモニアガスを用いて還元浄化する選択還元型触媒（排気浄化手段）２１とが連通するように設けられている。

排気管１８のディーゼルパティキュレートフィルタ２０の下流にあたり、選択還元型触媒２１の上流には、ガス混合装置２５のガスインジェクタ３２が排気管１８内に突出するように設けられている。
排気管１８の選択還元型触媒２１の下流には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検出するＮＯｘセンサ（含有量検出手段）３４が排気管１８内に突出するように設けられている。

ガス混合装置２５は、タンク（貯蔵手段）２６と、ヒータ（状態変化手段）２７と、ガスマニホールド（貯留手段）２８と、圧力センサ（圧力検出手段）２９と、ガス加圧ポンプ（加圧手段）３０と、緊急遮断弁３１と、ガスインジェクタ３２とで構成されている。タンク２６とガスマニホールド２８とガス加圧ポンプ３０とガスインジェクタ３２は、ガス配管３３で連通するように設けられている。そして、アンモニアガスは、タンク２６よりガスマニホールド２８、ガス加圧ポンプ３０を通ってガスインジェクタ３２に供給される。

タンク２６は、選択還元型触媒２１にて還元剤として用いるアンモニア（ＮＨ３）を吸蔵したアンモニア（ＮＨ３）吸蔵塩で貯蔵するものである。なお、アンモニアは、ヒータ２７で加熱し熱分解してアンモニアガスを発生するような化合物でタンク２６に貯蔵してもよい。
ヒータ２７は、タンク２６に貯蔵されているアンモニア吸蔵塩からアンモニアを離脱し気化させるためにタンク２６を加熱するものである。

ガスマニホールド２８は、アンモニアガスを一時的に貯留するものである。
圧力センサ２９は、ガスマニホールド２８内に突出するように配設され、ガスマニホールド２８内の圧力を検出するものである。
ガス加圧ポンプ３０は、ガスマニホールド２８に貯留されたアンモニアガスを加圧し、ガスインジェクタ３２に供給するものである。

緊急遮断弁３１は、ガスマニホールド２８とガス加圧ポンプ３０との間に配設されている。そして、緊急遮断弁３１は、車両の緊急時等にガス配管３３を遮断しアンモニアガスが排気管１８へ流出することを防止するものである。
ガスインジェクタ３２は、排気管１８内に還元剤であるアンモニアガスを噴射し、選択還元型触媒２１にアンモニアガスを供給するものである。

インテークマニフォールド１６とエキゾーストマニフォールド２１には、それぞれが連通するように排気ガスの一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路２２が設けられている。また、ＥＧＲ通路２２には、排気ガスが吸気に戻る量、即ちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ２３と、吸気へ戻す排気ガスを冷やすＥＧＲクーラ２４とが設けられている。
そして、燃料噴射ノズル２、電子制御スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２３、ヒータ２７、圧力センサ２９、ガス加圧ポンプ３０、緊急遮断弁３１、ガスインジェクタ３２、ＮＯｘセンサ３４、及びエンジン１の運転状態を検出する各種センサ（本発明の運転状態検出手段に相当）やエンジン１が搭載される車両の運転者が操作するアクセルペダルの操作度合いを検出するアクセルポジションセンサ（本発明の運転状態検出手段に相当）等の各種装置は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。

ＥＣＵ４０の入力側には、圧力センサ２９、ＮＯｘセンサ３４や、エンジン１の運転状態を検出する各種センサ等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射ノズル２、電子制御スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２３、ヒータ２７、ガス加圧ポンプ３０、緊急遮断弁３１及びガスインジェクタ３２が電気的に接続されている。

これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からの燃料噴射量及び噴射時期、電子制御スロットルバルブ１５の開度、及びＥＧＲバルブ２３の開度を最適に制御する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転状態（負荷或いは回転数）と、予め実験やシミュレーション等で設定されたマップに基づき、ガス混合装置２５のヒータ２７、ガス加圧ポンプ３０及びガスインジェクタ３２の作動を制御し、選択還元型触媒２１に導入されるアンモニアガスの導入量を最適に制御する通常制御が行われる。そして、エンジン１の暖機後には、エンジン１の運転状態（高負荷運転や急加速運転）やガス混合装置２５のタンク２６の内圧に基づいて、ヒータ２７、ガス加圧ポンプ３０及びガスインジェクタ３２の作動を制御する補正制御が行われる。

次にＥＣＵ４０でのエンジン１の運転状態やガス混合装置２５のタンク２６の内圧に基づく、アンモニアガス噴射の補正制御について説明する。
図２及び図３は、本発明に係るＥＣＵが実行するアンモニアガス噴射における補正制御の制御フローチャートの一部と残部である。なお、本補正制御は、エンジン１の始動と共に開始され、エンジン１の停止と共に終了する。

図２に示すように、ステップＳ１０では、マニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1未満か、否かを判別する。詳しくは、圧力センサ２９にて検出されるガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1未満か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でマニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1未満であれば、ステップＳ１２に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でマニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1以上であれば、ステップＳ１４に進む。ここで、第１の所定圧力Ｐsn1は、ガス加圧ポンプ３０を作動させてもガス加圧ポンプ３０を通過するアンモニアガスの流量が少なく空回り運転状態とならない圧力に設定される。

ステップＳ１２では、ヒータ２７のＤｕｔｙを大、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙを小、ガスインジェクタ３２のパルスを小にする。詳しくは、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙとガスインジェクタ３２のパルスをそれぞれ小にして、ガス加圧ポンプ３０の作動を制限し、ガスインジェクタ３２の開弁時間を短くして、排気管１８に噴射するアンモニアガスの噴射量を減らす。そして、ヒータ２７のＤｕｔｙを大にして、ヒータ２７によりタンク２６を加熱する。そして、アンモニアをアンモニア吸蔵塩から離脱し、アンモニアガスを発生させ、ガスマニホールド２８にアンモニアガスを貯留する。そして、ステップＳ１０へ戻る。

また、ステップＳ１４では、マニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2より高いか、否かを判別する。詳しくは、圧力センサ２９にて検出されるガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2より高いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2より高ければ、ステップＳ１６に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以下であれば、ステップＳ２８に進む。ここで、第２の所定圧力Ｐsn2は、ガス配管３３等が圧力の過大により損傷することのない圧力に設定される。

ステップＳ１６では、ヒータ２７のＤｕｔｙを小にする。即ちヒータ２７の作動を抑制する。詳しくは、ヒータ２７のＤｕｔｙを小にして、ヒータ２７によるタンク２６の加熱を抑制する。そして、アンモニアのアンモニア吸蔵塩からの離脱を抑制する。そして、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、マニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以上か、否かを判別する。詳しくは、圧力センサ２９にて検出されるガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以上か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以上であれば、ステップＳ２０に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2未満であれば、ステップＳ１６でのヒータ２７の作動を抑制することによりマニ圧Ｐmが、ガス配管３３等が圧力による損傷することのない圧力より低くなったとしてのステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ２０では、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙを小、ガスインジェクタ３２のパルスを大にする。詳しくは、ガスマニホールド２８の内圧は、十分に高圧となっており、ガス加圧ポンプ３０の作動を抑制しても、アンモニアガスの排気管１８への噴射に十分な圧力であることから、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙを小にして作動を抑制する。そして、ガスインジェクタ３２のパルスを大として、ガスインジェクタ３２の開弁時間を長くし、排気管１８に噴射するアンモニアガスの噴射量を増加する。そして、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、アンモニア濃度（ＮＨ３濃度）（本発明の還元剤の含有量に相当）が所定濃度（本発明の所定含有量に相当）Ｐg1より濃いか、否かを判別する。詳しくは、ＮＯｘセンサ３４にて検出される窒素の濃度より選択還元型触媒２１の下流の排気ガス内のアンモニア濃度を算出し、当該アンモニアガス濃度が所定濃度Ｐg1より濃いか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で選択還元型触媒２１の下流の排気ガス内のアンモニア濃度が所定濃度Ｐg1より濃ければ、エンジン１より排出されるＮＯｘの排出量に対して、ガスインジェクタ３２より過剰にアンモニアガスを噴射しているとしてステップＳ２４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）で選択還元型触媒２１の下流の排気ガス内のアンモニア濃度が所定濃度Ｐg1より濃くなければ、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２４では、ガスインジェクタ３２のパルスを通常にする。詳しくは、ガスインジェクタ３２より過剰な量のアンモニアガスを排気管１８に噴射しているので、エンジン１より排出されるＮＯｘを選択還元型触媒２１で浄化し、且つアンモニアガスが選択還元型触媒２１より排出されないアンモニアガスの噴射量となるようにエンジン１の運転状態とマップとによりガスインジェクタ３２のパルスを設定する。そして、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、マニ圧Ｐmが第３の所定圧力Ｐsn3以下か、否かを判別する。詳しくは、圧力センサ２９にて検出されるガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第３の所定圧力Ｐsn3以下か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でマニ圧Ｐmが第３の所定圧力Ｐsn3以下であれば、ガスマニホールド２８の内圧がアンモニアガスの噴射量を適正に制御のできる上限の圧力となったとしてステップＳ１０へ戻る。判別結果が否（Ｎｏ）でマニ圧Ｐmが第３の所定圧力Ｐsn3より高ければ、ステップＳ２０へ戻る。ここで、第３の所定圧力Ｐs2は、適正に制御することのできる上限の圧力に設定される。

また、ステップＳ２８では、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態、或いは急加速運転状態か、否かを判別する。詳しくは、エンジン１の運転状態を検出する各種センサの検出値に基づいて、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態、或いは急加速運転状態か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン１の運転状態が高負荷運転状態、或いは急加速運転状態であれば、ステップＳ３０に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でエンジン１の運転状態が高負荷運転状態、及び急加速運転状態でなければ、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ３０では、ヒータ２７のＤｕｔｙを大にする。詳しくは、ヒータ２７のＤｕｔｙを大にして、ヒータ２７によりタンク２６を加熱する。そして、アンモニアのアンモニア吸蔵塩からの離脱を促進する。そして、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、マニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2未満か、否かを判別する。詳しくは、圧力センサ２９にて検出されるガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2未満か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2未満であれば、ステップＳ３４に進む。判別結果が否（Ｎｏ）でマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以上であれば、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ３４では、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙとガスインジェクタ３２のパルスをそれぞれ大にする。詳しくは、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙを大にして、ガス加圧ポンプ３０を作動させアンモニアガスを加圧し、加圧したアンモニアガスをガスインジェクタ３２に供給する。そして、ガスインジェクタ３２のパルスを大にして、ガスインジェクタ３２の開弁時間を長くし排気管１８に噴射されるアンモニアガスの噴射量を増加して、高負荷運転状態或いは急加速運転状態により排出量が増加したＮＯｘを選択還元型触媒２１にて還元浄化する。そして、ステップＳ２８へ戻る。

このように本発明の内燃機関の排気浄化装置では、ガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第１の所定圧力Ｐsn1であれば、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙとガスインジェクタ３２のパルスをそれぞれ小にして、ガス加圧ポンプ３０の作動を制限し、ガスインジェクタ３２の開弁時間を短くして排気管１８に噴射するアンモニアガスの噴射量を減らす。そして、ヒータ２７のＤｕｔｙを大にして、ヒータ２７によりタンク２６を加熱して、アンモニアをアンモニア吸蔵塩から離脱し、アンモニアガスを発生させ、ガスマニホールド２８にアンモニアガスを貯留している。

したがって、ガスマニホールド２８の内圧に基づいて、ガス加圧ポンプ３０を制御することで、例えば、ガスマニホールド２８の内圧が低く、ガスマニホールド２８に貯留されているアンモニアガスの量が少ないような場合には、ガス加圧ポンプ３０の作動を制限することで、ガス加圧ポンプ３０を通過するアンモニアガスの流量が少ないことによるガス加圧ポンプ３０の空回り運転状態を回避することが可能となる。また、ヒータ２７を作動させ、アンモニアの離脱を促進することでガスマニホールド２８に十分な量のアンモニアガスを貯留することができる。

よって、ガスマニホールド２８の内圧が低い場合に、ガス加圧ポンプ３０の作動の制限、或いはガスマニホールド２８に十分な量のアンモニアガスを貯留することで、ガス加圧ポンプ３０の空回り運転状態を回避し、加圧手段の破損を防止することができる。
また、選択還元型触媒２１の下流の排気ガス内のアンモニア濃度が所定濃度Ｐg1より濃ければ、エンジン１より排出されるＮＯｘの排出量に対して、ガスインジェクタ３２より過剰にアンモニアガスが噴射しているとして、エンジン１より排出されるＮＯｘを選択還元型触媒２１で還元浄化し、且つアンモニアガスが選択還元型触媒２１より排出されないアンモニアガスの噴射量となるようにエンジン１の運転状態とマップとに基づいて、ガスインジェクタ３２のパルスを設定している。

したがって、アンモニアガスが選択還元型触媒２１で処理されずに排出されることを防止でき、アンモニアガスによる排気ガスの悪化を防止することができる。また、選択還元型触媒２１に適切な量のアンモニアガスを導入することができるので、アンモニアガスの消費量を抑制することができる。
また、エンジン１の運転状態が高負荷運転状態、或いは急加速運転状態であれば、ヒータ２７のＤｕｔｙを大にして、ヒータ２７によりタンク２６を加熱する。そして、アンモニアのアンモニア吸蔵塩からの離脱を促進する。そして、ガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2未満であれば、ガス加圧ポンプ３０のＤｕｔｙを大にして、ガス加圧ポンプ３０でアンモニアガスを加圧し、加圧したアンモニアガスをガスインジェクタ３２に供給する。そして、ガスインジェクタ３２のパルスを大にして、排気管１８に噴射されるアンモニアガスの噴射量を増加して、高負荷運転状態或いは急加速運転状態により排出量が増加したＮＯｘを選択還元型触媒２１にて還元浄化する。

したがって、エンジン１から排出されるＮＯｘの排出量が増加するエンジン１の高負荷運転状態や、急加速運転状態において、選択還元型触媒２１に導入する還元剤の噴射量を増加することで、確実にＮＯｘを浄化することができる。
また、ガスマニホールド２８の内圧であるマニ圧Ｐmが第２の所定圧力Ｐsn2以上となるとガスインジェクタ３２のパルスを大にして、排気管１８に噴射されるアンモニアガスの噴射量を増加しているので、加圧後のガス配管３３内の圧力が高くなりすぎることを防止することができる。

したがって、ガス配管３３の破損を防止することができる。
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、エンジン１をコモンレール式ディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、ＮＯｘの排出量が比較的多く選択還元型触媒を装着する排気系を有する希薄燃焼ガソリンエンジンにも適用可能であることはいうまでもない。

また、ガス混合装置２５を選択還元型触媒２１に還元剤としてアンモニアガスを供給する装置としているが、これに限定されるものではなく、還元剤前駆体から還元剤を生成して供給するものなど、何らかの相変化をともなって還元剤を発生させた後に排気浄化手段へ供給するものであれば適用可能である。例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタに堆積した煤を燃焼させるために、燃料を酸化触媒の上流に添加する装置に適用してもよい。この場合、液体燃料をヒータで加熱し、気化した燃料を酸化触媒の上流に添加すればよい。また、石炭などの固体燃料を貯蔵し、これを改質して得られた液体燃料を酸化触媒の上流に添加してもよい。

１ エンジン（内燃機関）
２１ 選択還元型触媒（排気浄化手段）
２５ ガス混合装置（還元剤導入手段）
２６ タンク（貯蔵手段）
２７ ヒータ（状態変化手段）
２８ ガスマニホールド（貯留手段）
２９ 圧力センサ（圧力検出手段）
３０ ガス加圧ポンプ（加圧手段）
３２ ガスインジェクタ
３３ ガス配管
３４ ＮＯｘセンサ（含有量検出手段）
４０ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (6)

1. 排気浄化手段に還元剤導入手段より還元剤を導入して、内燃機関の排気ガスを浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記還元剤導入手段は、
   固体或いは液体の状態で前記還元剤を貯蔵する貯蔵手段と、
   前記還元剤を液化或いは気化させる状態変化手段と、
   前記状態変化手段により得られた前記還元剤を貯留する貯留手段と、
   前記貯留手段の内圧を検出する圧力検出手段と、
   前記貯留手段に貯留された前記還元剤を加圧する加圧手段と、
   前記貯留手段の内圧に基づいて前記加圧手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低いと、前記加圧手段の作動を制限することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より低いと、前記状態変化手段を制御して、前記還元剤の気化を促進することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御手段は、前記貯留手段の内圧が第１の所定圧力より大きな第２の所定圧力より高いと、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を多くすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記還元剤導入手段は、
   前記排気浄化手段の下流の前記排気ガスに含まれる前記還元剤の含有量を検出する含有量検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記排気浄化手段から排出される前記排気ガスに所定含有量以上の前記還元剤が含まれると、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を少なくすることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記還元剤導入手段は、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記排気浄化手段に導入する前記還元剤の量を制御することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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